Hadiah Nobel Kimia 2025: Dari 'mainan puzzle' menjadi material abad ini

Hadiah Nobel Kimia 2025 telah dianugerahkan kepada tiga ilmuwan yang telah memelopori pengembangan kerangka logam-organik (MOF) – bahan berpori revolusioner dengan potensi aplikasi yang luas, mulai dari menangkap air di gurun, menyimpan CO₂ hingga menyalurkan obat ke dalam tubuh.

Layar menampilkan tiga ilmuwan peraih Nobel Kimia 2025 dalam upacara pengumuman di Royal Swedish Academy of Sciences di Stockholm, 8 Oktober - Foto: REUTERS

Pada tanggal 8 Oktober di Stockholm (Swedia), tiga ilmuwan Susumu Kitagawa (74 tahun, Universitas Kyoto - Jepang), Richard Robson (88 tahun, Universitas Melbourne - Australia) dan Omar M. Yaghi (60 tahun, Universitas California - Berkeley, AS) dianugerahi Hadiah Nobel Kimia ke-117.

Prestasi mereka menceritakan kisah indah tentang ambisi intelektual, ketekunan penelitian, dan kekuatan kolaborasi ilmiah lintas batas.

Aplikasi bahan busa serbaguna

Karya pemenang berjudul "Pengembangan kerangka logam-organik" (MOF). Dalam struktur ini, ion logam bertindak sebagai fondasi, terikat pada molekul organik panjang yang mengandung radikal karbon. Kombinasi ini menciptakan kristal dengan rongga besar - material berpori dengan sifat unik.

Dengan mengubah blok penyusunnya, ahli kimia dapat merancang MOF untuk menangkap dan menyimpan zat tertentu, mendorong reaksi kimia, atau menghantarkan listrik.

"Kerangka logam-organik memiliki potensi yang sangat besar, membuka peluang yang belum pernah ada sebelumnya untuk menciptakan material yang disesuaikan dengan banyak fungsi baru," ujar Heiner Linke, Ketua Komite Nobel Kimia, pada upacara penghargaan tersebut.

Dari penemuan perintis tiga ilmuwan, para peneliti telah mengembangkan puluhan ribu jenis MOF yang berbeda, membuka arah yang tak terhitung jumlahnya bagi sains dan teknologi.

Kisah ini dimulai pada tahun 1989, ketika Profesor Richard Robson di Universitas Melbourne (Australia) mencoba memanfaatkan cara baru untuk membuat struktur kimia.

Ia menggabungkan ion tembaga bermuatan positif dengan molekul berlengan empat yang memiliki gugus kimia yang menarik ion tembaga di ujung setiap lengannya. Hasilnya adalah kristal dengan struktur ruang terbuka yang teratur, seperti berlian yang memiliki rongga-rongga tak terhitung jumlahnya.

Robson dan rekan-rekannya kemudian mengembangkan prinsip "batang-simpul" untuk menciptakan jaringan koordinasi berongga, yang membuka jalan bagi perancangan kerangka logam-organik dalam bentuk yang diinginkan. Namun, struktur awal tidak stabil dan rentan runtuh, yang merupakan kendala terbesar pada tahap awal.

Tiga benua dalam satu terobosan

Namun, dua ilmuwan, Susumu Kitagawa dan Omar Yaghi, memberikan fondasi yang kokoh bagi metode ini. Dari tahun 1992 hingga 2003, mereka menghasilkan serangkaian penemuan revolusioner.

Di Universitas Kyoto (Jepang), Profesor Kitagawa membalikkan anggapan populer sebelum tahun 1997 bahwa kristal organik berongga akan runtuh jika tidak ada apa pun di dalamnya.

Ia menunjukkan bahwa dimungkinkan untuk menciptakan hibrida organik-logam yang berpori sekaligus kuat, dan bahwa gas dapat mengalir masuk dan keluar dari struktur ini. Ia juga menciptakan istilah "MOF pernapasan", yang menggambarkan kemampuan MOF untuk mengembang dan berkontraksi sebagai respons terhadap molekul yang diserapnya, mirip seperti paru-paru manusia.

Sebagai mahasiswa pascasarjana muda dan calon profesor, Yaghi bertanya-tanya mengapa kimia material hanya terbatas pada "kocok dan panggang". Dari situlah, ia menemukan ide untuk "menjahit" blok-blok molekul seperti puzzle untuk menciptakan kisi kristal sesuai rancangan.

Pemikiran ini menjadi dasar "kimia retikuler", dan beliaulah yang menciptakan nama MOF untuk material baru tersebut. Ia juga mengembangkan desain teoretis dan menciptakan material klasik MOF-5 dengan luas permukaan yang besar dan stabilitas yang tinggi.

Setelah bermalam-malam tanpa tidur di laboratorium, kristal-kristal yang retak, dan kegagalan yang tak terhitung jumlahnya, Bapak Robson meletakkan fondasi bagi MOF. Bapak Kitagawa mendemonstrasikan porositas fleksibel, dan Bapak Yaghi mensistematisasikan metode dan bahasanya untuk membantu komunitas ilmiah terus memperluas aplikasinya dalam bidang manufaktur dan kehidupan.

Meskipun bekerja secara terpisah di tiga benua, ketiga raksasa kimia ini telah menjadi kolega dan teman dekat selama beberapa dekade, saling melengkapi terobosan penelitian satu sama lain sejak 1989.

Anggota Komite Nobel Kimia Olof Ramström menyamakan penemuan mereka dengan "tas ajaib Hermione Granger" dalam buku Harry Potter, kecil di luar tetapi cukup besar untuk menampung seluruh dunia di dalamnya.

Tahun-tahun awal dan dekade-dekade penelitian tersebut telah menghasilkan Hadiah Nobel yang bergengsi saat ini. Kisah MOF tentu saja baru saja dimulai.

(a) Proses pembentukan MOF; (b) Proses penyerapan gas atau zat lain ke dalam MOF - Data: SPRINGER; Data: TV

Dari laboratorium ke kehidupan

MOF kini banyak digunakan dalam produksi dan kehidupan sehari-hari. Selain kegunaan yang disebutkan oleh Komite Nobel, material ini juga dapat menyimpan emisi CO₂ untuk diubah menjadi produk organik yang bermanfaat, melepaskan obat dalam tubuh, mengkatalisis reaksi kimia, dan bahkan memperlambat proses pematangan buah dengan memerangkap etilen.

Contoh-contoh ini menunjukkan bahwa MOF tidak hanya merupakan bahan berpori yang "bagus" untuk penelitian dasar, tetapi juga platform teknologi penting untuk energi, lingkungan, dan biomedis, yang berkontribusi dalam peningkatan kualitas hidup.

Di Vietnam, banyak kelompok penelitian di universitas dan lembaga ilmiah telah menerapkan MOF dalam katalisis, penyimpanan gas, dan pelepasan obat. Hal ini menunjukkan bahwa ilmuwan dalam negeri terus mengikuti tren teknologi canggih.

Dalam beberapa tahun ke depan, MOF akan diperkenalkan ke dalam proses semi-industri, diintegrasikan ke dalam peralatan pemanenan air, penangkapan CO₂, kolom adsorpsi, dan membran penyaringan halus.

Diharapkan dalam 5-10 tahun ke depan, MOF dapat dirancang sesuai permintaan untuk penyimpanan hidrogen yang aman, pemisahan molekuler selektif, penginderaan lingkungan yang sangat sensitif, dan katalisis kimia ramah lingkungan – sehingga mengurangi biaya energi, memangkas emisi, dan membuka pasar material kerangka generasi baru.

Dengan pesatnya perkembangan kecerdasan buatan, bukan tidak mungkin AI akan mendorong terciptanya MOF dengan nilai aplikasi tinggi di banyak bidang lainnya.

Profesor Omar Yaghi dan tandanya di VNU-HCM

Profesor Yaghi mengunjungi kampus VNU-HCM pada tahun 2010 - Foto: DPCC

Selama 30 tahun berdiri dan berkembang, VNU-HCM selalu mendapatkan persahabatan yang berharga dari banyak pakar dan ilmuwan internasional - sahabat yang tulus dan berdedikasi yang telah membawa pelajaran hebat dalam bidang manajemen, penelitian, dan inovasi.

Secara khusus, Profesor Omar M. Yaghi (Universitas California, Berkeley - UCB), ilmuwan terkemuka dunia di bidang kerangka logam-organik (MOF), telah meninggalkan jejak yang mendalam di VNU-HCM.

Dengan gaya kerja yang ketat namun inspiratif, Profesor tidak hanya membantu mencapai banyak hasil spesifik tetapi juga berkontribusi dalam membentuk kembali kesadaran sekolah dan budaya penelitian ilmiah.

Dari proses kerja sama ini, VNU-HCM telah memetik pelajaran berharga: Disiplin dan gairah: Pekerjaan ilmiah membutuhkan keseriusan, gairah yang kuat, dan disiplin laboratorium yang baku; Kualitas yang luar biasa : Semua penelitian harus memenuhi standar internasional, dan hanya dipublikasikan di jurnal paling bergengsi; Bakat dan perlakuan: Para ilmuwan harus didukung oleh penasihat terkemuka, kondisi penelitian yang memadai, dan rezim yang sepadan dengan "nilai pasar"; Penerapan: Meskipun merupakan penelitian dasar, penelitian ini tetap harus bertujuan untuk dapat diterapkan dan menarik pendanaan - sesuatu yang telah dilakukan langsung oleh Profesor Yaghi sendiri dengan VNU-HCM; Kemanusiaan dan ketelitian: Ketat dalam keahlian tetapi tetap ramah, dekat, dan selalu siap untuk berbagi.

Pada tahun 2022, Profesor Omar M. Yaghi dianugerahi Penghargaan VinFuture, tetapi yang lebih penting adalah nilai-nilai yang ditinggalkannya - mulai dari melatih generasi ilmuwan muda, membangun Pusat Keunggulan (CoE), hingga menyebarkan semangat penelitian profesional dan dedikasi terhadap pengetahuan.

Profesor Madya, Dr. PHAN THANH BINH (mantan Direktur VNU-HCM)

Kembali ke topik

Profesor Madya, Dr. Nguyen Thanh Vinh - Lyly Nguyen

Sumber: https://tuoitre.vn/nobel-hoa-hoc-2025-tu-do-choi-xep-hinh-den-vat-lieu-the-ky-20251008222351112.htm